JP3283702B2 - バンプ形成方法 - Google Patents
バンプ形成方法Info
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- JP3283702B2 JP3283702B2 JP21693894A JP21693894A JP3283702B2 JP 3283702 B2 JP3283702 B2 JP 3283702B2 JP 21693894 A JP21693894 A JP 21693894A JP 21693894 A JP21693894 A JP 21693894A JP 3283702 B2 JP3283702 B2 JP 3283702B2
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- metal
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子と回路基板及
び光導波路基板の実装に関する。
び光導波路基板の実装に関する。
【０００２】
【従来の技術】計算機実装では、高速化を図るため、微
細ハンダ接続を媒体としてＬＳＩの配線長を短縮するＣ
ＣＢ実装方法(E.M.Davis et al.,;Solid Logic Technol
ogy,IBM J.Res.Develop.,8,2,pp.102-144(1964))がよく
用いられる。一方、光実装の分野でも、このＣＣＢ実装
方法が使われつつある。後者では、光素子を光ファイバ
及び、導波路が形成された導波路基板に実装する際に、
ハンダバンプの表面張力により光素子と導波路基板の金
属パタン同士が高精度で位置決めされるセルフアライメ
ント効果を利用して光結合のための光軸の無調整化を図
るのが狙いである。
細ハンダ接続を媒体としてＬＳＩの配線長を短縮するＣ
ＣＢ実装方法(E.M.Davis et al.,;Solid Logic Technol
ogy,IBM J.Res.Develop.,8,2,pp.102-144(1964))がよく
用いられる。一方、光実装の分野でも、このＣＣＢ実装
方法が使われつつある。後者では、光素子を光ファイバ
及び、導波路が形成された導波路基板に実装する際に、
ハンダバンプの表面張力により光素子と導波路基板の金
属パタン同士が高精度で位置決めされるセルフアライメ
ント効果を利用して光結合のための光軸の無調整化を図
るのが狙いである。
【０００３】従来の金属バンプの形成方法は、ホトリソ
グラフィ−でパタ−ニングするリフトオフ方法、ワイヤ
からバンプを作るワイヤボンディング方法、球状のソル
ダを電極上に配置するハンダ玉方法がある。
グラフィ−でパタ−ニングするリフトオフ方法、ワイヤ
からバンプを作るワイヤボンディング方法、球状のソル
ダを電極上に配置するハンダ玉方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】リフトオフ方法では、
バンプ高さが数十から数百ミクロンになる場合、解像度
及びパタ−ンの切れが悪くなることから、バンプ形状の
精度が十数ミクロンになる。また、ワイヤボンディング
法では、直径２０ミクロン以上のワイヤの先端を丸めて
ボ−ルを作成するため、数十ミクロンの小さいバンプを
精度良く作るのは困難である。ハンダ玉法では、精度の
良いバンプを形成することは可能であるが、微小な球状
のソルダを電極上に配置することが、容易でない。
バンプ高さが数十から数百ミクロンになる場合、解像度
及びパタ−ンの切れが悪くなることから、バンプ形状の
精度が十数ミクロンになる。また、ワイヤボンディング
法では、直径２０ミクロン以上のワイヤの先端を丸めて
ボ−ルを作成するため、数十ミクロンの小さいバンプを
精度良く作るのは困難である。ハンダ玉法では、精度の
良いバンプを形成することは可能であるが、微小な球状
のソルダを電極上に配置することが、容易でない。
【０００５】光素子を導波路基板に実装する際に、光結
合のための光軸の無調整化を実現すためには、水平方向
のみならず、高さ方向も実装精度１ミクロン以下にする
必要がある。
合のための光軸の無調整化を実現すためには、水平方向
のみならず、高さ方向も実装精度１ミクロン以下にする
必要がある。
【０００６】従って本発明の目的は、バンプの形状を精
度良く形成することができるバンプ形成方法を提供する
ことにある。
度良く形成することができるバンプ形成方法を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、本発明では、貫通孔又は溝を設けた金属バンプ形成
用基板を金属バンプ溶液に浸して引揚げ、貫通孔又は溝
の中に金属バンプ溶液を保持した状態で、貫通孔又は溝
をバンプ形成を必要とする基板の下地金属上に重ね、金
属バンプ溶液を下地金属上で固着させた後、上記貫通孔
を設けた基板を取り除くという簡単な工程によりバンプ
形成を行う。この方法では、基板の貫通孔の中に付着す
る金属バンプ溶液の表面張力によって、金属バンプの質
量を高精度に制御することが出来る。
に、本発明では、貫通孔又は溝を設けた金属バンプ形成
用基板を金属バンプ溶液に浸して引揚げ、貫通孔又は溝
の中に金属バンプ溶液を保持した状態で、貫通孔又は溝
をバンプ形成を必要とする基板の下地金属上に重ね、金
属バンプ溶液を下地金属上で固着させた後、上記貫通孔
を設けた基板を取り除くという簡単な工程によりバンプ
形成を行う。この方法では、基板の貫通孔の中に付着す
る金属バンプ溶液の表面張力によって、金属バンプの質
量を高精度に制御することが出来る。
【０００８】
【作用】貫通孔又は溝を設けた金属バンプ形成用基板を
金属バンプ溶液に浸して引揚げ、貫通孔又は溝の中に金
属バンプ溶液を保持する。この時、一定の温度、気圧、
活性化雰囲気内で行うことにより、基板の貫通孔に付着
する金属バンプの質量を高精度に制御する。次に、貫通
孔をバンプ形成を必要とする基板の下地金属上に重ね、
金属バンプ溶液を下地金属上で固着させた後、上記貫通
孔を設けた基板を取り除く。
金属バンプ溶液に浸して引揚げ、貫通孔又は溝の中に金
属バンプ溶液を保持する。この時、一定の温度、気圧、
活性化雰囲気内で行うことにより、基板の貫通孔に付着
する金属バンプの質量を高精度に制御する。次に、貫通
孔をバンプ形成を必要とする基板の下地金属上に重ね、
金属バンプ溶液を下地金属上で固着させた後、上記貫通
孔を設けた基板を取り除く。
【０００９】
実施例１ 次に図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１０】金属バンプを供給する貫通孔を設けた基板
としては、金属バンプが溶融する温度での耐熱性を有す
るものであり、かつ、金属バンプ溶液を弾く性質のある
ものが望ましい。また、基板の貫通孔に保持された金属
バンプ溶液の形状は、金属バンプを供給したい半導体素
子、回路基板、及び導波路基板の金属パタンと接触する
ために、突出していることが望ましい。そのため金属バ
ンプの材料と貫通孔を設けた基板の表面張力の関係がそ
のようになる材料を選ぶ必要がある。その条件が満たさ
れれば、半導体、金属、耐熱ガラス、各種耐熱樹脂、セ
ラミック等あらゆる材料を用いることが出来る。
としては、金属バンプが溶融する温度での耐熱性を有す
るものであり、かつ、金属バンプ溶液を弾く性質のある
ものが望ましい。また、基板の貫通孔に保持された金属
バンプ溶液の形状は、金属バンプを供給したい半導体素
子、回路基板、及び導波路基板の金属パタンと接触する
ために、突出していることが望ましい。そのため金属バ
ンプの材料と貫通孔を設けた基板の表面張力の関係がそ
のようになる材料を選ぶ必要がある。その条件が満たさ
れれば、半導体、金属、耐熱ガラス、各種耐熱樹脂、セ
ラミック等あらゆる材料を用いることが出来る。
【００１１】まず、図１に示したように、金属バンプ形
成基板１に貫通孔２を形成する。この形成方法として
は、バンプの質量が孔部の大きさや基板の厚みによって
決まり、形状及びピッチの精度が要求されることから、
エキシマレ−ザ−を始めとしたレ−ザ−加工が適してい
る。
成基板１に貫通孔２を形成する。この形成方法として
は、バンプの質量が孔部の大きさや基板の厚みによって
決まり、形状及びピッチの精度が要求されることから、
エキシマレ−ザ−を始めとしたレ−ザ−加工が適してい
る。
【００１２】次に、図２に示したように、貫通孔２内に
金属バンプ溶液３(例えばPb/Sn、Au/Sn、Ag/Sn)を供給
する。この方法としては、溶液３中に基板１を浸す方法
（図３）と、溶液３表面に接触させて浸透させる方法
（図４）がある。いずれも、溶液の酸化を防ぐために、
真空及び窒素と酸素の混合ガスの雰囲気中で行う。
金属バンプ溶液３(例えばPb/Sn、Au/Sn、Ag/Sn)を供給
する。この方法としては、溶液３中に基板１を浸す方法
（図３）と、溶液３表面に接触させて浸透させる方法
（図４）がある。いずれも、溶液の酸化を防ぐために、
真空及び窒素と酸素の混合ガスの雰囲気中で行う。
【００１３】貫通孔に保持された金属バンプ溶液中に気
泡が含まれないように、貫通孔への金属バンプ溶液供給
をまず真空中で行い、後に窒素と酸素の混合ガスを混入
して大気圧にする。
泡が含まれないように、貫通孔への金属バンプ溶液供給
をまず真空中で行い、後に窒素と酸素の混合ガスを混入
して大気圧にする。
【００１４】本発明では、金属バンプの質量を高精度に
制御するために、貫通孔へ浸透する金属バンプ溶液の表
面張力を利用する。そのため、圧力と温度のコントロ−
ルは、厳密に制御する必要がある。
制御するために、貫通孔へ浸透する金属バンプ溶液の表
面張力を利用する。そのため、圧力と温度のコントロ−
ルは、厳密に制御する必要がある。
【００１５】貫通孔に保持された金属バンプ溶液３を、
半導体素子、回路基板、及び導波路基板５の金属パタン
４上に転写する工程は、窒素と酸素の混合雰囲気中で行
う。図５に示したように金属バンプが保持された貫通孔
を、バンプ形成を必要とする基板の金属パタン上に重ね
る。さらに、金属バンプ溶液が金属パタン上に濡れ広が
ったところで、冷却して金属バンプを金属パタン上に固
着させる（図６）。貫通孔から金属バンプ溶液が離脱し
たところで、貫通孔を設けた基板を取り除く（図７）。
基板を取り除く際は、有機洗浄及びドライエッチング等
は一切不要である。このように、本発明によれば、金属
バンプの形状を高精度に形成できるばかりでなく、従来
法に比べ、大幅な工程数の削減が実現できる。
半導体素子、回路基板、及び導波路基板５の金属パタン
４上に転写する工程は、窒素と酸素の混合雰囲気中で行
う。図５に示したように金属バンプが保持された貫通孔
を、バンプ形成を必要とする基板の金属パタン上に重ね
る。さらに、金属バンプ溶液が金属パタン上に濡れ広が
ったところで、冷却して金属バンプを金属パタン上に固
着させる（図６）。貫通孔から金属バンプ溶液が離脱し
たところで、貫通孔を設けた基板を取り除く（図７）。
基板を取り除く際は、有機洗浄及びドライエッチング等
は一切不要である。このように、本発明によれば、金属
バンプの形状を高精度に形成できるばかりでなく、従来
法に比べ、大幅な工程数の削減が実現できる。
【００１６】実施例２ 実施例１においては、貫通孔を設けた金属バンプ形成基
板を用いた例を示したが、図８に示したような、溝を設
けた金属バンプ形成基板１を用いることも勿論可能であ
る。本実施例の場合、金属バンプが、誤って、金属バン
プ形成基板から離脱落下することを防ぐことができる。
板を用いた例を示したが、図８に示したような、溝を設
けた金属バンプ形成基板１を用いることも勿論可能であ
る。本実施例の場合、金属バンプが、誤って、金属バン
プ形成基板から離脱落下することを防ぐことができる。
【００１７】実施例３ 図９（ａ）から（ｃ）に示したような貫通孔を設けた基
板の基板材料６、７を異種材料で構成することにより、
金属バンプ溶液を保持した際の金属バンプ溶液の形状を
任意に変えることが出来る。
板の基板材料６、７を異種材料で構成することにより、
金属バンプ溶液を保持した際の金属バンプ溶液の形状を
任意に変えることが出来る。
【００１８】
【発明の効果】以上、述べた本発明によれば、光素子及
びＬＳＩの高密度実装のＣＣＢ接合に於いて、金属バン
プを高精度に形成することが可能であり、かつ、有機溶
剤、ウエットエッチング、ドライエッチングを必要とし
ない作業コストを削減した金属バンプ形成プロセスを実
現する。
びＬＳＩの高密度実装のＣＣＢ接合に於いて、金属バン
プを高精度に形成することが可能であり、かつ、有機溶
剤、ウエットエッチング、ドライエッチングを必要とし
ない作業コストを削減した金属バンプ形成プロセスを実
現する。
【００１９】
【図１】（ａ）実施例１の金属バンプ形成基板。 （ｂ）ＡＡ’における断面図。
【図２】金属バンプ溶液が供給された金属バンプ形成基
板の断面図。
板の断面図。
【図３】金属バンプ形成基板に金属バンプ溶液を供給す
る方法。
る方法。
【図４】金属バンプ形成基板に金属バンプ溶液を供給す
る方法の断面図。
る方法の断面図。
【図５】金属バンプを保持した貫通孔をバンプ形成を必
要とする電極パタン上に重ねた断面図。
要とする電極パタン上に重ねた断面図。
【図６】金属バンプを電極パタン上で固着させた断面
図。
図。
【図７】貫通孔から金属バンプが離脱し、バンプ形成基
板を取り除いた断面図。
板を取り除いた断面図。
【図８】実施例２の金属バンプ形成基板の断面図。
【図９】（ａ）実施例３の金属バンプ形成基板の断面
図。 （ｂ）実施例３の金属バンプ形成基板の断面図。 （ｃ）実施例３の金属バンプ形成基板の断面図。
図。 （ｂ）実施例３の金属バンプ形成基板の断面図。 （ｃ）実施例３の金属バンプ形成基板の断面図。
１ バンプ形成基板 ２ 貫通孔 ３ 金属バンプ ４ 金属バンプ形成を必要とする電極パタン ５ 金属バンプ形成を必要とする基板 ６ 金属バンプ形成基板材料ａ ７ 金属バンプ形成基板材料ｂ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−326526（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−124953（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−308037（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−41796（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−304636（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−264731（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−342139（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60
Claims (3)
- 【請求項１】半導体素子と、回路基板又は光導波路基板
の接続を行う金属バンプの形成方法に於いて、金属バン
プ形成用基板内に所望の大きさ及び配置に、金属バンプ
を形成し、前記金属バンプ形成用基板を、前記半導体素
子又は前記回路基板又は光導波路基板に重ね、しかる後
に金属バンプを下地金属上で固着させた後、前記金属バ
ンプ形成用基板を取り除くものであり、かつ、前記金属
バンプ形成用基板を金属バンプ溶液界面に接触させ、金
属バンプ溶液の表面張力によって、前記金属バンプ形成
用基板に金属バンプを形成するものであることを特徴と
するバンプ形成方法。 - 【請求項２】前記金属バンプの質量を、前記金属バンプ
形成用基板の貫通孔又は溝に付着する金属バンプ溶液の
表面張力によって制御することを特徴とする請求項1記
載のバンプ形成方法。 - 【請求項３】前記金属バンプ形成用基板の貫通孔又は溝
に保持された金属バンプの形状を、金属バンプを供給さ
れる前記半導体素子又は前記回路基板又は光導波路基板
に接触し易いような凸状にするため、異種材料を組み合
わせた基板構成を持つことを特徴とする請求項1または
２記載のバンプ形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21693894A JP3283702B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | バンプ形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21693894A JP3283702B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | バンプ形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0883800A JPH0883800A (ja) | 1996-03-26 |
| JP3283702B2 true JP3283702B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=16696287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21693894A Expired - Fee Related JP3283702B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | バンプ形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3283702B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09219416A (ja) * | 1996-02-09 | 1997-08-19 | Yamaha Corp | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
-
1994
- 1994-09-12 JP JP21693894A patent/JP3283702B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0883800A (ja) | 1996-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
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